OpenGL为什么在相同数量的片段上重复纹理会影响性能？

Question

我有一个大小为单位的四元组，用无缝纹理渲染，并启用纹理重复。

对于纹理坐标，我从位置中获取。所以我可以通过将纹理坐标乘以N来人工提高纹理分辨率，这将使纹理在四元组上N*N次重复。

在我的代码中，我的纹理是一个法线图，并且在片段着色器中计算了镜面光。我注意到，我越多地乘以纹理坐标，我的性能就越差，但是在一定值之后，性能下降似乎是恒定的（例如，N = 1024和N = 10240之间没有区别）。

我不明白的是，四元组的大小保持不变，纹理的大小也相同，为什么将纹理坐标乘以相同数量的碎片会影响性能？

- rejuto

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你使用mipmapping吗？使用哪种过滤模式？数据和缓存局部性在这里可能起到作用。N越大，纹理中相邻的片段距离越远。 - BDL

没有使用mipmapping，我在min和mag过滤器中都使用GL_LINEAR进行过滤。 - rejuto

Answer 1

我不使用mipmapping，对于min和mag滤波器，我都使用GL_LINEAR。

当缩放比例增加时，片段着色器中相邻的像素对应于纹理中远离的纹素。使用GL_LINEAR，这意味着纹素不仅在纹理中相隔较远，而且在内存中也相隔较远。

当缩放比例接近1:1时，片段着色器中相邻的像素将来自于彼此相互靠近的纹素。这意味着它们在内存中也彼此相互靠近，因此具有更好的内存局部性，并需要从内存中获取的数据更少。

使用mipmapped纹理可以避免这个问题，而且通常看上去更好，因为它们不会像GL_LINEAR缩小一样出现混叠问题。

在CPU上模拟它

CPU也存在相同的内存读取问题。

float sum(float *arr, int size, int stride, int count) {
    int pos = 0;
    float sum = 0.0f;
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        pos = (pos + stride) % size;
        sum += arr[pos];
    }
    return sum;
}

随着stride的增加，性能会变差。这是因为即使在CPU上发生，片段着色器的性能也会变差。

- Dietrich Epp